光通信基础课件

光通信基础 光通信的概念 通信是通过计算机网络或数据通信系统 实现端到端的数据传输 什么是通信 什么又是光通信呢 光通信也称为光传输 是以光波为载波的通信方式 其传输介质有大气 光纤等 光网络的定义和光通信的特点 光网络是以光传输介质和光纤传输设备 所搭建起来的网络 光通信的特点 光为信息载体 利用光纤等传输介质携带信息的通信方式 大气激光通信和光纤通信 根据传输介质的不同 光通信可分为大气激光通信和光纤通信 1 大气激光通信是利用大气作为传输介质的激光通信 2 光纤通信是以光波作为信息载体 光纤作为传输介质的通信方式 光通信的先驱 光通信的发展史最早可追溯到 烽火台 这是一种目视光通信 可以说 我们的祖先是光通信的先驱 因为此后数千年间 远距离通信一直是用目视光通信来实现的 后面又利用望远镜增加目视距离 我们今天指的光通信是利用光波作为载波来传递信息的一种通信方式 在几乎毫无希望的情况下 英国标准电信研究所的华裔科学家高锟 K C Ka0 博士于1966年发表了一篇奠定光纤通信基础的重要论文 介电波导管的光波传送 他指出 光导纤维的高损耗不是其本身固有的 而是由材料中所含杂质引起的 如果降低材料中的杂质含量 便可极大地降低光纤损耗 他还预言 通过降低材料的杂质含量和改造工艺 可使光纤的损耗下降到20dB km 这一推断引发了世界上几个主要实验室在这一领域的研究工作 指南针式的论文出现 石英纤维早期已经被否定放弃 20世纪60年代早期 曾经有过各式各样的传光方式探索 例如用空心光波导管 透镜 或反射镜 阵列等 但都不能达到预期的目的 也有不少人在试探石英光纤传输光的性能 却很少有人相信它可以用在长距离通信上 因为当时作为光导纤维材料的石英玻璃损耗很大 直到60年代中期 优质光学玻璃的传输损耗仍高达1000dB km 并且普遍认为很难降低 光纤通信中划时代的事件 1970年 美国康宁玻璃公司首先制成了衰减为20dB km 即光波沿光纤传输1km后 光能损耗为原来的1 的低损耗石英光纤 而目前 光纤的衰减已经降到了0 15db km以下 这是光通信发展的划时代事件 确立了光通信向光纤通信方向发展的明确目标 揭开了光纤通信发展的新篇章 这也是通信技术发展史一次 重大变革 于是 有人也将1970年称为光纤通信的 元年 光纤通信的重要性 光纤通信作为一门新兴技术 其近年来发展速度之快 应用面之广是通信史上罕见的 也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具 光纤通信的优点 通信容量大传输距离远不受电磁干扰光纤重量轻 体积小安全性高 传输网络在电信网络中的作用 Internet intranet 公用电话交换网 PSTN N ISDN 接入网 AN 智能网 IN 公用数字数据网 DDN 公用交换分组数据网 PSPDN FR 陆地移动通信网 PLMN CATV B ISDN ATM NO 7网 数字同步网 电信管理网 光传送网 SDH WDM 公用数据通信网 业务网络产生各种业务传输需求 支撑网络为电信网络提供时钟和信令和管理支持 传输网络为业务网络提供传输通道 光传输技术基础知识 传输网络的作用 将这些业务网络的各种接口进行连接 为其这些通讯设备及网络提供通道 使业务网络的各接口之间能够互相通信 传输网络的基本结构 传输网络基本结构 上图为一个具体的网络图 各种业务应用通过接入层 汇聚层 骨干层进行调度和业务传输 传输机房结构示意图 传输机房的主要结构 ODF架 光纤配线架 完成设备间纤缆连接的集中管理 跳接 DDF架 电缆配线架 完成设备间电缆连接的集中管理 跳接 BITS设备 是指为传输设备提供同步时钟的设备 中继电缆 从设备接口区到DDF架之间的连接电缆 传输网络基本构件介绍 机柜与子架光纤与光缆DDF架ODF架光衰与法兰盘同步时钟 光接口光纤连接器电源与列头柜接口板与2M电缆接地网管系统 机柜与子架 机柜与子架 机柜前视 子架前视 机架后视 光缆与光纤 光通道参数 衰减 色散光信号在光纤中传输的距离要受到色散和衰减的双重影响 衰减使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而功率下降 1310nm窗口每公里衰减 0 4dB km1550nm窗口每公里衰减 0 25dB km色散会引起码间干扰 降低信号质量 光纤连接器 常见光纤连接器种类 FC PC FC 圆头尾纤连接器 PC 尾纤头截面为平面 SC PC SC 方头尾纤连接器 PC 同上 LC 体积小 集成度高 在新产品中广泛使用 FCSCLC 法兰 法兰盘 光衰减器 ODF架1 内置的ODF配线架 ODF架2 连接两根尾纤的连接器可以是法兰盘 也可以是光衰 光接口 光接口是指光板上的接口 光接口根据工作波长 传输距离 速率不同进行分类 分类代码 例如L 4 1 的含义 第一个字母表示不同的使用场合 传输距离 S 短距离通信 一般指0 30kmL 长距离局间通信 一般指30 80km 短画线后的第1个数字表示不同的线路速率 1 表示STM 1 4 表示STM 4 16 表示STM 16 155M 622M 2 5G 紧接点号后的数字表示使用的光纤工作波长 1 1310nm波长2 1550nm波长 接口板与2M电缆 从接口板出来的2M电缆 通过上走线连接到DDF架 2M线缆 射频同轴连接器 2M头 2M接头的制作 测试电缆通断 DDF架 DDF架2 列头柜和电源 列头柜为一列通信设备提供电源 列头柜和电源 从列头柜过来的主用和备用两路电源从这里接入 通过左右四路子架开关接入子架的PIU单板 PGND RTN1 保护地排 接地母排 接地体 电源地 保护地 保护地 直流电源 RTN2 PGND RTN1 RTN2 列头柜 OptiX OptiX 其他设备 设备接地示意图 SDH产品接地 设备运行环境 温度和湿度基本要求 设备运行环境 确保设备良好接地设备采用联合接地 接地电阻应良好 要求小于1欧姆 否则会被雷击打坏设备 电源检查保证OptiXOSN设备正常工作的直流电压 48V允许的电压波动范围是 48V 20 38 4V 57 6V 电源线黑色接正极 蓝色接负极 黄绿线接地 常见的光传输设备 Metro1000 155 622H OSN1500 OSN3500 SDH网元的基本结构 1 线路接口 完成线路信号STM N的光 电转换 进行管理开销的处理 2 支路接口 完成上 下业务信号 PDH 2M 34M 45M 140M SDH 155M 622M 2 5G 3 交叉矩阵 业务调配的核心 按需求对线路信号 支路信号进行交叉连接 满足上 下电路等功能 5 通信与控制 采集设备各单元的数据 通过DCC通道传到网关 接收网管系统的命令并执行 4 定时电路 对内 向设备的各单元提供定时信号 对外 外定时 提取定时 定时基准倒换 6 公务 提供公务联络电话 网元六大部分对应的板位 Metro1000 告警切除开关 常见的线路单元 Metro1000 1 1路STM 1光接口板 OI2S2 2路STM 1光接口板 OI2D3 1路STM 4光接口板 OI4作用 光信号的接收和发送 以及信号的光电转换 常见光板参数 R LOS 接收侧光信号丢失原因 光纤故障 断 光路衰耗过大 SDH板接收故障 SDH板发送故障 检测方法 自环法 光功率测试法 光接口板常见告警 红灯亮 常见的支路单元 Metro1000 1 4 8 E1的SP1S SP1D板 2 16 E1的SP2D PD2S板 3 32 E1的PD2D板 4 48 E1的PD2T板 作用 接入其他设备 实现电信号的接收和发送 SP1D板由右至左依次引出8个2M接口 应用 IU2 IU3板位 SP1D板 电口板常见告警 T ALOS 2M支路输入模拟信号丢失原因 未上交换业务 2M线接触不良 检测方法 1 E1接口板相应通道内环回2 DDF架环回3 检查DDF架到交换机的线缆2M 风扇板上有3个风扇为系统散热 并有检测电路 当风扇停止工作时能向系统提供告警信号 该风扇板可以带电插拔 风扇板 FAN 提供两路 48V电源输入接口 只需连接一路就能为电源板提供电源 进行正常工作 电源滤波板 子架前视图 OSN1500 其它业务处理板槽位 接口板槽位 电源接入板槽位 AUX单板槽位 风扇单元 主控 交叉 时钟 光板的集成槽位 常见的线路单元 OSN1500 1 1路STM 16光接口板 SL16 2 1路STM 4光接口板 SL4 3 2路STM 4光接口板 SLD4 4 4路STM 1光接口板 SLQ1 5 2路STM 1光接口板 SLD1作用 光信号的接收和发送 以及信号的光电转换 常见光板参数 单板指示灯状态描述 R LOS 接收侧光信号丢失原因 光纤故障 断 光路衰耗过大 SDH板接收故障 SDH板发送故障 检测方法 自环法 光功率测试法 光接口板常见告警 SRV红色 常见的支路单元 OSN1500 1 提供32 E1接口的PD1板 2 提供63 E1接口的PQ1板 3 提供32路E1电接口倒换出线的D75S板 作用 接入其他设备 实现电信号的接收和发送 电口板常见告警 T ALOS 2M支路输入模拟信号丢失原因 未上交换业务 2M线接触不良 检测方法 1 E1接口板相应通道内环回2 DDF架环回3 检查DDF架到交换机的线缆2M OSN3500 风扇Fanboxes 38 40 接口板Interfaceslotsarea 19 26 29 36 业务板Serviceslotsarea 1 8 11 17 光纤走向区Fiberroutingarea 辅助处理板Auxiliaryunit 37 主控SCCslots 17 18 电源板PIUslots 27 28 交叉Cross connectslots 9 10 防尘网Airfilter 网元布线后 实际SDH设备布线以后 理解光接口区 电接口区的概念 常见的线路单元 OSN3500 1 1路STM 64光接口板 SL64 2 1路STM 16光接口板 SL16 A 3 1路STM 4光接口板 SL4 4 2路STM 4光接口板 SLD4 5 4路STM 4光接口板 SLQ4 6 1路STM 1光接口板 SL17 4路STM 1光接口板 SLQ1作用 光信号的接收和发送 以及信号的光电转换 常见光板参数 光接口板 指示灯状态描述 R LOS 接收侧光信号丢失原因 光纤故障 断 光路衰耗过大 SDH板接收故障 SDH板发送故障 检测方法 自环法 光功率测试法 光接口板常见告警 SRV红色 常见的支路单元 OSN3500 1 提供63 E1接口的PQ1板 2 提供32路E1电接口倒换出线的D75S板3 提供6路E3 T3业务的PD3板4 提供6路E3 T3电接口倒换出线的D34S板 作用 接入其他设备 实现电信号的接收和发送 电口板常见告警 T ALOS 2M支路输入模拟信号丢失原因 未上交换业务 2M线接触不良 检测方法 1 E1接口板相应通道内环回2 DDF架环回3 检查DDF架到交换机的线缆2M 基本网络拓扑 链形拓扑星形拓扑树形拓扑环形拓扑网孔形拓扑 说明 链形 环形和网孔形拓扑目前应用比较普遍 链形网 当涉及通信的所有点串接起来 并使首末两个点开放时就形成了所谓的链形拓扑 应用 优点 缺点 链形拓扑主要用于铁路 电力等沿线 或其他站点分布呈线状的场合 相比其他拓扑而言 光纤线路投资比较节省 网络管理比较简单 相比环形拓扑而言 业务保护机制比较少 可采用1 1 1 1保护 链形网 星形网 当涉及通信的所有点中有一个特殊的点与其它所有点相连 而其余点之间互相不能直接相连时 就形成了所谓星形拓扑 又称枢纽形拓扑 主要用于各中心局和各分局之间的通信 可以将枢纽点 即特殊点 的多个光纤终端统一成一个 并具有综合的带宽管理灵活性 存在特殊点的潜在带宽瓶颈问题和设备失效的问题 应用 优点 缺点 星形网 树形网 将点到点拓扑单元的末端点连接到几个特殊点时就形成了树形拓扑 树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合 适合于广播型业务 网络结构层次比较分明 便于管理和控制 存在瓶颈问题和光功率预算限制问题 也不适合于提供双向通信业务 应用 优点 缺点 树形网 环形网 当涉及通信的所有点串接起来 而且首尾相连 没有任何点开放时 就形成了环形网 在环形网中 为了完成两个非相邻点之间的连接 这两点之间的所有点都应完成连接功能 具有强大的自愈环保护功能 是应用最为广泛的拓扑类型 具有很高的生存性 因而环形网在SDH网中受到特殊的重视 实现环保护功能 软件实现比较复杂 应用 优点 缺点 环形网 网孔形 当涉及通信的许多点直接互连时 就形成了网孔形拓扑 适合业务质量 级别比较